WO2009139345A1

WO2009139345A1 - 駆動装置

Info

Publication number: WO2009139345A1
Application number: PCT/JP2009/058742
Authority: WO
Inventors: 俊彦本間
Original assignee: ミツミ電機株式会社
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2009-11-19
Also published as: JP2009276423A; TW200947010A

Abstract

　案内部材を必要とせずに、被駆動部材の回転運動を抑止することができる駆動装置を提供する。駆動装置は、伸縮方向で互いに対向する第１及び第２の端面を持つ電気機械変換素子と、この電気機械変換素子の第２の端面に取り付けられた振動摩擦部と、この振動摩擦部と摩擦結合される移動部材とを含む。移動部材は電気機械変換素子の伸縮方向に移動可能である。振動摩擦部は、伸縮方向と直交する方向で互いに対向する第１の摩擦面及び第２の摩擦面を持つ。移動部材は、振動摩擦部を第１の摩擦面及び第２の摩擦面でそれぞれ挟持する棒状の第１の移動体及び第２の移動体から構成されている。振動摩擦部は、第１の摩擦面および第２の摩擦面の少なくとも一方に、断面Ｖ字状の溝を持つ。

Description

駆動装置

　本発明は駆動装置に関し、特に、圧電素子等の電気機械変換素子を用いた駆動装置に関する。

　従来から、カメラのオートフォーカス用アクチュエータやズーム用アクチュエータとして、圧電素子、電歪素子、磁歪素子等の電気機械変換素子を使用した（駆動装置）リニアアクチュエータが使用されている。

　特許文献１は、圧電素子と、この圧電素子に結合して圧電素子の伸縮方向に延在する駆動軸（耐摩耗性の振動棒、振動摩擦部）と、この駆動軸に摩擦結合した被駆動部材（ズームレンズ鏡筒、移動部材）とを備えた駆動装置を開示している。この特許文献１では、圧電素子に印加する駆動信号を工夫して、被駆動部材（ズームレンズ鏡筒、移動部材）を駆動している。特許文献１では、駆動軸（振動摩擦部）を被駆動部材（移動部材）と摩擦板との間で挟んでいる。換言すれば、駆動軸（振動摩擦部）は被駆動部材（移動部材）と摩擦板との間を貫通している。圧接ばねにより摩擦板が駆動軸（振動摩擦部）を被駆動部材（移動部材）との間に挟む方向に押圧される。特許文献１は、ズームレンズ鏡筒（被駆動部材）が駆動軸（振動摩擦部）の回りに回転することを防ぐため、駆動軸に並行な支持軸を設けることを記載している。すなわち、この支持軸は、被駆動部材（ズームレンズ鏡筒）を直線移動させるための案内部材として働く。

　また、特許文献２は、可動子を炭素繊維を含む液晶ポリマーで形成することで、金属材料で形成する場合に比べて、低コスト化と軽量化を図れるとともに、移動速度や駆動力を低下させることなく高い曲げ弾性係数の可動子を用いた高性能な駆動装置を開示している。この特許文献２に開示された駆動装置は、電圧が印加されることにより伸縮する圧電素子（電気機械変換素子）と、圧電素子の伸縮方向一端に固定された駆動軸（振動摩擦部）と、駆動軸に摺動可能に摩擦係合する可動子（移動部材）と、圧電素子の伸縮方向他端に接着固定されたウェイト（静止部材、錘）とを備える。圧電素子の伸びと縮みの速度または加速度を異ならせて駆動軸を振動させることにより、可動子（移動部材）を駆動軸（振動摩擦部）に沿って移動させる。

　特許文献２に開示された駆動装置において、駆動軸（振動摩擦部）は、直線状に延びる丸棒の軸体で構成されている。可動子（移動部材）は、可動子本体とキャップとで構成され、両者が駆動軸を挟むようにして駆動軸に係合している。可動子を駆動軸に沿って移動可能にすべく、駆動軸と可動子間が所定の摩擦力となるように、略コ字状の板バネにより可動子本体とキャップを駆動軸に押し付けている。可動子本体にはＶ字形断面の溝が設けられている。この溝に駆動軸が嵌り込んで、溝の２つの斜面が駆動軸と接触するようになっている。同様に、キャップにはＶ字形断面の溝が設けられている。キャップが可動子本体と組み合わされた場合に、キャップの溝に駆動軸が嵌り込んで、その溝の２つの斜面が駆動軸と接触するようになっている。駆動軸の材料としては、カーボンファイバを束ねてバインダで固めたカーボンファイバーロッドや炭素繊維強化樹脂が使用される。また、摩擦部である駆動軸または可動子の相互接触面上にフッ素樹脂とフッ素オイルと溶媒の混合物を塗布している。

　なお、特許文献２は、可動子（移動部材）が駆動軸（振動摩擦部）の回りに回転することを防ぐための手段については何ら開示せず、示唆していない。換言すれば、特許文献２は、可動子（移動部材）を直線移動させるための案内部材については何ら開示していない。

　さらに、特許文献３は、移動部材を高速で安定して駆動することができる駆動装置を開示している。特許文献３に開示された駆動装置は、静止部材と、この静止部材にその伸縮方向の一端を固定された電気機械変換素子と、この電気機械変換素子の伸縮方向の他端に結合され、電気機械変換素子の伸縮方向に移動できるように支持された駆動部材（振動摩擦部）と、この駆動部材に摩擦結合され、電気機械変換素子の伸縮方向に移動できるように支持された移動部材と、駆動部材（振動摩擦部）と移動部材との間に摩擦力を発生させる摩擦力付与手段とを備えている。この摩擦力付加手段は、移動部材に固定されて押付力を発生する弾性部材と、弾性部材により発生する押付力を駆動部材に伝える挟み込み部材から構成される。また、移動部材と駆動部材の接触部、及び挟み込み部材の接触部を断面Ｖ字状にしている。

　特許文献３において、静止部材は略円筒形状をなし、静止部材には、移動部材としてのスライダを収納する穴が形成されている。これにより、スライダ（移動部材）に取り付けられたレンズ保持枠を直線移動させている。換言すれば、上記静止部材に形成された穴が、レンズ保持枠を直線移動させる案内部材として作用する。

　特許文献４は、電気機械変換素子を使用した駆動装置を開示している。特許文献４に開示された駆動装置は、一端において支持台（静止部材）に固定された電気機械変換素子と、この電気機械変換素子の他端に固定された振動部材（振動摩擦部）と、この振動部材に対して所定の摩擦力でもって係合する移動体（移動部材）とを備えている。振動部材（振動摩擦部）としては、カーボンロッドが使用される。

　上記特許文献２と同様に、この特許文献４でも、移動体（移動部材）が振動部材（振動摩擦部）の回りに回転することを防ぐための手段については何ら開示せず、示唆していない。換言すれば、特許文献４は、移動体を直線移動させるための案内部材については何ら開示していない。

　また、特許文献５は、全長が短い駆動装置を開示している。特許文献５に開示された駆動装置は、一端が固定体（錘、静止部材）に固定された電気機械変換素子と、この電気機械変換素子の他端に固着された駆動摩擦部材（振動摩擦部）と、この駆動摩擦部材に摩擦係合する移動体（移動部材）とを備えている。駆動摩擦部材の材料としては、セラミックス材料や、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）や液晶ポリマー（ＬＣＰ樹脂）などのエンジニアリングプラスチック、カーボン強化樹脂およびガラス繊維強化樹脂などが使用される。

　特許文献５に開示された駆動装置において、駆動摩擦部材（振動摩擦部）は円柱状をしており、移動体（移動部材）は、金属製のばねからなり、駆動摩擦部材（振動摩擦部）を挟み込む対向する摩擦面を持つ。また、特許文献５に開示された駆動装置は、レンズを固定し移動体（移動部材）と一体に上下に移動可能な玉枠（被駆動部材）と、この玉枠を上下方向に案内する第１吊り軸および第２吊り軸とを備えている。第１吊り軸および第２吊り軸は、移動体（移動部材）を直線移動させるための案内部材として働く。

　特許文献６は、構造を単純化することで超小型化を図ることができ、低い入力電力でも大きな変移を得ることができ移送の分解能に優れ、かつ駆動にかかる動力の損失を最小化することができ、レンズの移送を導く案内メカニズムの構造が単純であり、レンズの移送を正確に且つ安定的に行うことができる、レンズ移送装置を開示している。特許文献６に開示されたレンズ移送装置は、少なくとも一つのレンズが内部空間に配置されるレンズ収容部から延長される延長部を備えるレンズバレルと、上記延長部と接する摩擦部材を先端に備え電圧印加の際伸縮及び屈曲変形される圧電体を有し上記レンズバレルの移送に必要な駆動力を提供する圧電振動子と、上記延長部と摩擦部材間の圧電状態を保つように上記圧電体の後端と自由端が弾性的に接し上記圧電振動子を上記延長部側に加圧する弾性力を提供する予圧部材と、上記レンズバレルの光軸方向への移送を導く案内部とを含む。

特許第３２１８８５１号公報特開２００６－３０４５２９号公報特許第３１４１７１４号公報特開２００２－１１９０７４号公報特開２００６－１４１１３３号公報特開２００７－２２６２３４号公報

　前述した特許文献１～６に開示された駆動装置においてはいずれも、被駆動部材を回転させずに被駆動部材を光軸方向に移動させるためには、何らかの特別な（専用の）案内部材を備える必要がある。その為、構造が複雑になるという問題がある。

　したがって、本発明の目的は、特別な（専用の）案内部材を必要とせずに、被駆動部材の回転運動を抑止することが可能な、駆動装置を提供することにある。

　本発明の他の目的は、構造が簡単な、駆動装置を提供することにある。

　本発明の他の目的は、説明が進むにつれて明らかになるだろう。

　本発明の例示的な態様の要旨について述べると、駆動装置は、伸縮方向で互いに対向する第１及び第２の端面を持つ電気機械変換素子と、この電気機械変換素子の第２の端面に取り付けられた振動摩擦部と、この振動摩擦部と摩擦結合される移動部材とを備えるものと理解される。移動部材は、電気機械変換素子の伸縮方向に移動部材が移動可能である。本発明の例示的な態様によれば、振動摩擦部は、伸縮方向と直交する方向で互いに対向する第１の摩擦面及び第２の摩擦面を持つ。移動部材は、振動摩擦部を第１の摩擦面及び第２の摩擦面でそれぞれ挟持する棒状の第１の移動体及び第２の移動体から構成される。振動摩擦部は、第１の摩擦面および第２の摩擦面の少なくとも一方に、断面Ｖ字状の溝を持つ。

　本発明では、振動摩擦部が伸縮方向と直交する方向で互いに対向する第１の摩擦面及び第２の摩擦面を持ち、移動部材が、振動摩擦部を第１の摩擦面及び第２の摩擦面でそれぞれ挟持する棒状の第１の移動体及び第２の移動体から構成され、振動摩擦部が、第１の摩擦面および第２の摩擦面の少なくとも一方に、断面Ｖ字状の溝を持つので、特別な（専用の）案内部材を必要とせずに、被駆動部材の回転運動を抑止することができる。

本発明の第１の実施の形態による駆動装置を示す斜視図である。図１に示した駆動装置の主要部を拡大して示す部分拡大斜視図である。図１に示した駆動装置の側面図である。図３に示した駆動装置の主要部を拡大して示す部分拡大側面図である。図１に示した駆動装置の平面図である。図５の楕円で囲んだ部分を拡大して示す部分拡大断面図である。バネの有効長を説明するための、図１に示した駆動装置の斜視図である。積層圧電素子に供給される電流を説明するための波形図である。積層圧電素子によって発生する変位を説明するための波形図である。図１に示した駆動装置の変形例を示す斜視図である。図９に示した駆動装置の主要部を拡大して示す部分拡大斜視図である。本発明の第２の実施の形態による駆動装置に使用される振動摩擦部と第１及び第２の移動体との配置関係を示す平面断面図である。

　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

　図１乃至図４を参照して、本発明の第１の実施の形態による駆動装置１０について説明する。図１は駆動装置１０を示す斜視図である。図２は図１に示した駆動装置１０の主要部を拡大して示す部分拡大斜視図である。図３は駆動装置１０の側面図である。図４は図３に示した駆動装置１０の主要部を拡大して示す部分拡大側面図である。

　ここでは、図１乃至図４に示されるように、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用している。図１乃至図４に図示した状態では、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、Ｘ軸方向は前後方向（奥行方向）であり、Ｙ軸方向は左右方向（幅方向）であり、Ｚ軸方向は上下方向（高さ方向）である。

　図示の駆動装置１０は、例えば、オートフォーカスレンズ駆動ユニットのレンズ駆動部として使用される。その場合、図１乃至図４に示す例においては、上下方向Ｚがレンズの光軸Ｏ方向である。

　尚、オートフォーカスレンズ駆動ユニットは、レンズ可動部とレンズ駆動部とから構成される。レンズ駆動部は、レンズ可動部を光軸Ｏ方向に摺動可能に支持しながら、後述するようにレンズ可動部を駆動する。

　図示の駆動装置１０は、図示しない筐体内に配置される。筐体は、カップ状の上側カバー（図示せず）と下側ベース（図示せず）とを含む。筐体の下側ベース上に静止部材（錘）１１が搭載される。上側カバーの上面は、レンズの光軸Ｏを中心軸とした円筒部（図示せず）を有する。

　一方、図示はしないが、下側ベースの中央部には、基板に配置された撮像素子が搭載される。この撮像素子は、可動レンズ（後述する）により結像された被写体像を撮像して電気信号に変換する。撮像素子は、例えば、ＣＣＤ（charge coupled device）型イメージセンサ、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型イメージセンサ等により構成される。

　筐体内には、被駆動部材としての可動鏡筒（レンズホルダ）１７が収容されている。可動鏡筒（レンズホルダ、レンズ支持体）１７は、レンズバレル（レンズアセンブリ）１８を保持するための円筒状の筒状部１７０を有する。レンズバレル（レンズアセンブリ）１８はオートフォーカスレンズＡＦＬを保持する。レンズホルダ１７の筒状部１７０の内周壁には雌ネジ（図示せず）が切られている。一方、レンズバレル１８の外周壁には、上記雌ネジに螺合される雄ネジ（図示）が切られている。従って、レンズバレル１８をレンズホルダ１７に装着するには、レンズバレル１８をレンズホルダ１７の筒状部１７０に対して光軸Ｏ周りに回転して光軸Ｏ方向に沿って螺合することにより、レンズバレル１８をレンズホルダ１７内に収容し、接着剤などによって互いに接合する。

　レンズホルダ１７は、光軸Ｏに対して、筒状部１７０の左右方向Ｙの右側で半径方向外側に突出する突条部１７２を有する。この突条部１７２は、光軸Ｏと平行に上下方向Ｚに延在している。この突条部１７２の後壁には、棒状の第１の移動体（移動軸）１２１が固着されている。図示の例では、第１の移動体１２１は円柱状をしている。

　レンズホルダ１７は、筒状部１７０の後端で左右方向Ｙの左側へ延在する延在部１７４を有する。この延在部１７４には、バネ１５の第１の端部１５ａを保持するための係止溝１７４ａが設けられている。バネ１５は、延在部１７４に沿って、この第１の端部１５ａから左右方向Ｙの右側に第２の端部１５ｂまで延在している。このバネ１５の第２の端部１５ｂには、棒状の第２の移動体（移動軸）１２２が取り付けられている。図示の例では、第２の移動体１２２も、第１の移動体１２１と同様に、円柱状をしている。

　この第２の移動体（移動軸）１２２は、バネ１５によって、第１の移動体（移動軸）１２１に近づく方向（前後方向Ｘの前方向）に付勢されている。第１の移動体（移動軸）１２１と第２の移動体（移動軸）１２２との間に、後述する振動摩擦部（振動部材）１４がその第１及び第２の摩擦面１４１、１４２で挟持されている。第１及び第２の摩擦面１４１、１４２は、光軸Ｏ方向と直交する方向で互いに対向している。換言すれば、第１及び第２の摩擦面１４１、１４２は、後述する積層圧電素子１３の伸縮方向と直交する方向で互いに対向している。

　図示の例では、第１の移動体１２１の長さは第２の移動体１２２の長さよりも長い。また、第１の移動体１２１と第２の移動体１２２とは、同じ材料で構成されている。第１の移動体１２１と第２の移動体１２２との組み合わせは、移動部材として働く。

　可動鏡筒（レンズホルダ）１７と、レンズバレル（レンズアセンブリ）１８と、バネ１５と、第１及び第２の移動体１２１、１２２との組み合わせによって、オートフォーカスレンズ駆動ユニットのレンズ可動部が構成される。後述するように、振動摩擦部１４の第１及び第２の摩擦面１４１、１４２の少なくとも一方には、断面Ｖ字状の溝が形成されている。これにより、特別な（専用の）案内部材を設けなくとも、レンズ可動部は、筐体に対して光軸Ｏ方向にのみ直線移動可能である。したがって、前述した特許文献１乃至６に開示されている駆動装置のような、案内部材は不要である。

　次に、オートフォーカスレンズ駆動ユニットのレンズ駆動部について説明する。レンズ駆動部（駆動装置）１０は、電気機械変換素子として働く積層圧電素子１３と、上記静止部材（錘）１１と、上記振動摩擦部（振動部材）１４と、振動伝達部材１９とから構成される。

　積層圧電素子１３は、光軸Ｏ方向に伸縮する。積層圧電素子１３は、光軸Ｏ方向に複数の圧電層を積層した構造を有する。図４に示されるように、積層圧電素子１３は、伸縮方向で互いに対向する第１の端面（下端面）１３ａと第２の端面（上端面）１３ｂとを持つ。静止部材（錘）１１は、積層圧電素子１３の第１の端面（下端面）１３ａに接着剤等で結合される。積層圧電素子１３と静止部材１１との組合せは、圧電ユニットと呼ばれる。

　振動摩擦部（振動部材）１４は、振動伝達部材１９を介して、積層圧電素子１３の第２の端面（上端面）１３ｂに接着剤等で取り付けられている。すなわち、積層圧電素子１３の上端面１３ｂは、接着剤（接着樹脂）で振動伝達部材１９の下端面１９ａに結合（接合）され、振動摩擦部（振動部材）１４の下端面１４ａは、接着剤（接着樹脂）で振動伝達部材１９の上端面１９ｂに結合（接合）されている。

　このように本実施の形態では、振動摩擦部（振動部材）１４と積層圧電素子（電気機械変換素子）１３との間に、振動伝達部材１９を追加して（介在させて）いるので、振動摩擦部（振動部材）１４は、単に、第１及び第２の移動体１２１、１２２との摺動性を考慮するだけの構成であればよい。そのため、振動摩擦部（振動部材）１４は、電気機械変換素子（積層圧電素子）１３との樹脂接着性を考慮して、その材料を選定する必要がない。これにより、振動摩擦部（振動部材）１４は、その材料選定の自由度のみならず、その形状の自由度も広がる。

　図示の例では、振動摩擦部（振動部材）１４の材料としては、表面にフッ素潤滑めっきを施したアルミニウムを使用している。一方、振動伝達部材１９の材料としては、鉄合金（冷間鋼板（ＳＰＣＣ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等）を使用している。

　また、振動伝達部材１９を追加することによって、その材質、形状を他の部材と合わせこむことにより、バネ１５の共振現象を抑制することができる。また、バネ１５の寸法ばらつきによって生じる製品ごとの性能ばらつきを、形状が比較的簡単な振動伝達部材１９で補うことが可能である。換言すれば、振動伝達部材１９が簡単な形状で作製できるので、駆動装置１０の製品ごとの性能ばらつきを少なくすることができる。

　図５及び図６を参照して、振動摩擦部１４と第１及び第２の移動体１２１、１２２との間の関係について詳細に説明する。図５は駆動装置１０の平面図である。図６は図５の楕円で囲んだ部分を拡大して示す部分拡大断面図である。

　棒状の第１及び第２の移動軸１２１、１２２は、この振動摩擦部（振動部材）１４と摩擦結合される。振動摩擦部（振動部材）１４には、前後方向Ｘの前端の、当該振動摩擦部１４と棒状の第１の移動軸１２１との間の第１の摩擦結合部（第１の摩擦面）１４１に第１の断面Ｖ字状の溝１４１ａが形成されている。また、振動摩擦部（振動部材）１４には、前後方向Ｘの後端の、当該振動摩擦部１４と棒状の第２の移動軸１２２との間の第２の摩擦結合部（第２の摩擦面）１４２に第２の断面Ｖ字状の溝１４２ａが形成されている。

　前述したように、レンズ移動部は、振動摩擦部（振動部材）１４を、棒状の第１及び第２の移動体（移動軸）１２１、１２２で挟み込むためのバネ１５を備える。すなわち、バネ１５は、その第１の端部１５ａが係止溝１７４ａに保持されて、その第２の端部１５ｂに取り付けられた第２の移動体（移動軸）１２２で、振動摩擦部（振動部材）１４を第１の移動体（移動軸）１２１に押し付ける押付力を発生する。換言すれば、バネ１５は、第２の移動体（移動軸）１２２を振動摩擦部（振動部材）１４に付勢して、振動摩擦部（振動部材）１４を第１及び第２の移動体１２１、１２２で挟持することにより、振動摩擦部（振動部材）１４と第１及び第２の移動体１２１、１２２との間に摩擦力を付加する摩擦力付加手段（付勢手段）として作用する。

　このように、振動摩擦部（振動部材）１４が、その両端面（第１の摩擦面１４１に形成された第１の断面Ｖ字状の溝１４１ａと第２の摩擦面１４２に形成された第２の断面Ｖ字状の溝１４２ａ）で、第１及び第２の移動体１２１、１２２よって挟み込まれているので、レンズ可動部の位置を規制できると共に、レンズ可動部が第１の移動体１２１の回りで回転するのを抑制することができる。すなわち、何らかの特別な（専用の）案内部材を用いなくても、図６の矢印で示されるような、被駆動部材であるレンズホルダ１７が第１の移動体１２１の回りで回転するのを防止することができる。

　また、図示の実施の形態では、第１の移動体１２１と第２の移動体１２２とが同じ材料で構成されている。そのため、第１の移動体１２１と振動摩擦部１４の第１の摩擦面１４１との間の第１の摩擦係数と、第２の移動体１２２と振動摩擦部１４の第２の摩擦面１４２との間の第２の摩擦係数とを、実質的に等しくすることができる。その結果、図６に示されるように、第１の移動体１２１と振動摩擦部１４の第１の摩擦面１４１との間の接触線（図６の左側の２つの黒丸点）で作用する第１の摩擦力と、第２の移動体１２２と振動摩擦部１４の第２の摩擦面１４２との間の接触線（図６の右側の２つの黒丸点）で作用する第２の摩擦力と、を実質的に等しくすることができる。これにより、レンズ可動部を安定して直線駆動することができる。この結果、積層圧電素子（電気機械変換素子）１３の伸縮で発生する振動運動を、効率よく第１及び第２の移動体１２１、１２２に伝達することが可能となる。

　振動摩擦部１４において、振動摩擦部１４と第１の移動体１２１との間の第１の摩擦結合部（第１の摩擦面１４１）に第１の断面Ｖ字状の溝１４１ａを形成している。振動摩擦部１４の第１の断面Ｖ字状の溝１４１ａによる第１の移動体１２１との２直線接触により、第１の摩擦結合部（第１の摩擦面１４１）の接触状態が安定し、再現性の良い摩擦駆動が得られると共に、第１の移動体１２１の一軸移動体としての直進移動性を高めるという効果を奏する。尚、この第１の断面Ｖ字状の溝１４１ａの角度θ_１は、３０度から１８０度未満の範囲であることが望ましい。

　同様に、振動摩擦部１４において、振動摩擦部１４と第２の移動体１２２との間の第２の摩擦結合部（第２の摩擦面１４２）に第２の断面Ｖ字状の溝１４２ａを形成している。振動摩擦部１４の第２の断面Ｖ字状の溝１４２ａによる第２の移動体１２２との２直線接触により、第２の摩擦結合部（第２の摩擦面）１４２の接触状態が安定し、再現性の良い摩擦駆動が得られると共に、第２の移動体１２２の一軸移動体としての直進移動性を高めるという効果を奏する。尚、この第２の断面Ｖ字状の溝１４２ａの角度θ_２は、３０度から１８０度未満の範囲であることが望ましい。

　また、第１及び第２の移動体１２１、１２２をバネ１５で振動摩擦部１４に押し付けている。これにより、振動摩擦部１４の第１の断面Ｖ字状の溝１４１ａと第２の断面Ｖ字状の溝１４２ａとに、それぞれ、第１及び第２の移動部１２１、１２２を押し付けることで、３部品（第１及び第２の移動部１２１、１２２、振動摩擦部１４）の安定した４線接触を可能としている。

　図７を参照して、バネ１５の有効長Ｌｓについて説明する。図７は図１に示した駆動装置１０の斜視図である。図７に示されるように、駆動装置１０は、バネ１５の有効長Ｌｓを長く設計することが可能である。その為、たとえバネ１５の寸法や組立寸法がばらついても、荷重への影響を少なくすることができる。その結果、製品ごとの性能ばらつきを少なくして駆動装置１０を製造することができる。

　このように、バネ１５の有効長Ｌｓを長く設計できるので、バネ１５の材料としては、金属のみでなく、樹脂成型品であっても、十分な弾性効果を発揮することができる。

　また、バネ１５を、振動摩擦部１３ではなく、レンズ可動部側に取り付けている。このように、振動摩擦部１３とバネ１５とを分離したことにより、バネ１５の共振現象が起きるのを防止できる。したがって、振動摩擦部１３とバネ１５が位相反転することがなくなり、レンズ移動部を効率よく移動させることが可能となる。また、レンズ移動部の進行方向も、意図した方向へ進むように制御することが可能となる。

　レンズ駆動部とレンズ移動部とは、図１に示されるように、光軸Ｏに対して並置されている。したがって、駆動装置１０を低背化することができる。

　また、図示の実施の形態では、第１の移動体１２１の長さを第２の移動体１２２の長さよりも長くしている。その理由は次の通りである。第１の移動体１２１は、振動摩擦部１４との安定した摩擦結合の為に、その長さを長めにしている。一方、第２の移動体１２２は、駆動装置１０の安定駆動の為の補助的な役割を果たすので、その長さを短くしている。これにより、駆動装置１０の小型化・低背化を図っている。

　次に、図８Ａおよび図８Ｂを参照して、積層圧電素子１３に供給される電流と積層圧電素子１３に発生する変位について説明する。なお、図８Ａおよび図８Ｂは、上記特許文献１の図５に図示されたものと同じものである。図８Ａは駆動回路（図示せず）により積層圧電素子１３に供給される電流の変化を示し、図８Ｂは積層圧電素子１３の変位を示すものである。

　図８Ａに示すように、積層圧電素子１３に大電流（正方向）と所定の一定電流（負方向）とを交互に流す。このような状況では、図８Ｂに示すように、積層圧電素子１３は、大電流（正方向）に対応した急激な変位（伸び）と、一定電流（負方向）に対応した穏やかな変位（縮み）とが交互に生じる。

　すなわち、積層圧電素子１３に矩形波電流を印加して（図８Ａ）、積層圧電素子１３に対してのこぎり波状の変位（伸縮）を生じ（図８Ｂ）させる。

　図８Ａおよび図８Ｂに加えて図１をも参照して、駆動装置１０の動作について説明する。先ず、レンズ可動部を上下方向Ｚに沿って下方向に移動する場合の動作について説明する。

　先ず、図８Ａに示すように、積層圧電素子１３に正方向すなわち順方向の大電流を流したとする。この場合、図８Ｂに示すように、積層圧電素子１３は急速に厚み方向の伸び変位を生じる。その結果、振動摩擦部１４は光軸Ｏ方向（上下方向Ｚ）に沿って上方向に急速に移動する。このとき、レンズ可動部（第１及び第２の移動体１２１、１２２）は移動しない。何故なら、その慣性力により、振動摩擦部１４と棒状の第１及び第２の移動体１２１、１２２との間の摩擦力に打ち勝って実質的にその位置にとどまるからである。

　次に、図８Ａに示すように、積層圧電素子１３に負方向すなわち逆方向の一定電流を流したとする。この場合、積層圧電素子１３は緩やかに厚み方向の縮み変位を生じる。その結果、振動摩擦部１４はレンズの光軸Ｏ方向（上下方向Ｚ）に沿って下方向に緩やかに移動する。このとき、レンズ可動部（第１及び第２の移動体１２１、１２２）は振動摩擦部１４と共に実質的に光軸Ｏ方向（上下方向Ｚ）に沿って下方向に移動する。何故なら、振動摩擦部１４と棒状の第１及び第２の移動体１２１、１２２とはそれらの間の接触面（第１及び第２の摩擦面１４１、１４２）に発生する摩擦力により結合しているからである。

　このように、積層圧電素子１３に（正方向すなわち順方向）大電流と（負方向すなわち逆方向）一定電流を交互に流して、積層圧電素子１３に伸び変位と縮み変位を交互に生じさせることにより、レンズホルダ１７（レンズバレル１８）を光軸Ｏ方向（上下方向Ｚ）に沿って下方向へ連続して移動させることができる。

　レンズ可動部を光軸Ｏ方向（上下方向Ｚ）に沿って上方向に移動させるとする。逆に、積層圧電素子１３に（負方向すなわち逆方向）大電流と、（正方向すなわち順方向）一定電流とを交互に流すことによって、これは達成される。

　次に、積層圧電素子１３について説明する。積層圧電素子１３は直方体の形状をしており、その素子サイズは、０．９［ｍｍ］×０．９［ｍｍ］×１．５［ｍｍ］である。圧電材料としてＰＺＴのような低Ｑｍ材を使用している。厚さ２０［μｍ］の圧電材料と厚さ２［μｍ］の内部電極とを交互に櫛形に５０層積層することによって、積層圧電素子１３を製造する。そして、積層圧電素子１３の有効内部電極サイズは、０．６［ｍｍ］×０．６［ｍｍ］である。換言すれば、積層圧電素子１３の有効内部電極の外側に位置する周辺部には、幅０．１５［ｍｍ］のリング状の不感帯部分（クリアランス）が存在する。

　図１乃至図７に示した駆動装置１０では、第１の移動体１２１と可動鏡筒（レンズホルダ、レンズ支持体）１７とは別体で、互いに固着されている。

　図９は図１に示した駆動装置の変形例１０Ａを示す斜視図である。図１０は図９に示した駆動装置１０Ａの主要部を拡大して示す部分拡大斜視図である。図９及び図１０に示される駆動装置１０Ａでは、第１の移動体１２１と可動鏡筒（レンズホルダ、レンズ支持体）１７とを一体に構成している。この場合、可動鏡筒（レンズホルダ、レンズ支持体）１７と第１の移動体１２１とは同一の材料で構成される。

　図１１を参照して、本発明の第２の実施の形態による駆動装置１０Ｂについて説明する。駆動装置１０Ｂは、振動摩擦部が後述するように変更されている点を除いて、図１乃至図７に図示した駆動装置１０と同様の構成を有する。したがって、振動摩擦部に１４Ａの参照符号を付してある。図１１は、図６と同様の、振動摩擦部１４Ａと第１及び第２の移動体１２１、１２２との配置関係を示す平面断面図である。

　図６に示した振動摩擦部１４とは異なり、振動摩擦部１４Ａは、その第１の摩擦面１４１にのみ断面Ｖ字状の溝１４１ａを形成している。したがって、振動摩擦部１４Ａの第２の摩擦面１４２は平面構造をしている。

　すなわち、図６に示した振動摩擦部１４を有する駆動装置１０では、移動部材（第１及び第２の移動体１２１、１２２）と振動摩擦部１４とは４線接触しているが、図１１に示した振動摩擦部１４Ａを有する駆動装置１０Ｂでは、移動部材（第１及び第２の移動体１２１、１２２）と振動摩擦部１４Ａとは３線接触することになる。

　この駆動装置１０Ｂにおいても、第１及び第２の移動体１２１、１２２をバネ１５（図１参照）で振動摩擦部１４Ａに押し付けている。これにより、振動摩擦部１４Ａの第１の断面Ｖ字状の溝１４１ａと第２の摩擦面１４２とに、それぞれ、第１及び第２の移動部１２１、１２２を押し付けることで、３部品（第１及び第２の移動部１２１、１２２、振動摩擦部１４Ａ）の安定した３線接触を可能としている。

　このように、振動摩擦部（振動部材）１４Ａが、その両端面（第１の摩擦面１４１に形成された第１の断面Ｖ字状の溝１４１ａと第２の摩擦面１４２）で、第１及び第２の移動体１２１、１２２によって挟み込まれているので、レンズ可動部の位置を規制できると共に、レンズ可動部が第１の移動体１２１の回りで回転するのを抑制することができる。すなわち、何らかの特別な（専用の）案内部材を用いなくても、図１１の矢印で示されるような、被駆動部材であるレンズホルダ１７が第１の移動体１２１の回りで回転するのを防止することができる。

　尚、本実施の形態でも、第１の移動体１２１と振動摩擦部１４Ａの第１の摩擦面１４１との間の第１の摩擦係数と、第２の移動体１２２と振動摩擦部１４Ａの第２の摩擦面１４２との間の第２の摩擦係数とを、実質的に等しく設定している。換言すれば、第１及び第２の摩擦係数が実質的に等しくなるように、第１及び第２の移動体１２１、１２２の材料を選定（選択）している。その結果、図１１に示されるように、第１の移動体１２１と振動摩擦部１４Ａの第１の摩擦面１４１との間の接触線（図１１の左側の２つの黒丸点）で作用する第１の摩擦力と、第２の移動体１２２と振動摩擦部１４Ａの第２の摩擦面１４２との間の接触線（図１１の右側の１つの黒丸点）で作用する第２の摩擦力と、を実質的に等しくすることができる。これにより、レンズ可動部を安定して駆動することができる。

　このような構造の駆動装置１０Ｂによれば、振動摩擦部１４Ａの第１の摩擦面１４１に形成された断面Ｖ字状の溝１４１ａによる第１の移動体１２１との２直線接触と、振動摩擦部１４Ａの第２の摩擦面１４２による第２の移動体１２２との１直線接触とにより、摩擦結合部（第１及び第２の摩擦面１４１、１４２）の接触状態が安定し、再現性の良い摩擦駆動が得られると共に、移動部材（第１及び第２の移動体１２１、１２２）の一軸移動体としての直進移動性を高めるという効果を奏する。

　尚、図１１に示した駆動装置１０Ｂでは、振動摩擦部１４Ａの第１の摩擦面１４１にのみ断面Ｖ字状の溝１４１ａを形成しているが、これとは逆に、振動摩擦部の第２の摩擦面にのみ断面Ｖ字状の溝を形成するようにしても良い。

　上記本発明の例示的な態様において、第１の移動体と振動摩擦部の第１の摩擦面との間の第１の摩擦係数と、第２の移動体と振動摩擦部の第２の摩擦面との間の第２の摩擦係数と、が実質的に等しいことが好ましい。また、第１の移動体と第２の移動体とが同じ材料から構成されていることが望ましい。第１の移動体の長さが第２の移動体の長さより長くてよい。振動摩擦部は、断面Ｖ字状の溝として、第１の摩擦面に形成された第１の断面Ｖ字状の溝と、第２の摩擦面に形成された第２の断面Ｖ字状の溝と、を持ってよい。この場合、第１の断面Ｖ字状の溝及び第２の断面Ｖ字状の溝の各々の角度は、３０度から１８０度未満の範囲にあることが望ましい。その代わりに、振動摩擦部は、第１の摩擦面に形成された断面Ｖ字状の溝を持ち、振動摩擦部の第２の摩擦面は平面構造をしていてよい。この場合、断面Ｖ字状の溝の角度は３０度から１８０度未満の範囲にあることが望ましい。

　上記本発明の例示的な態様において、駆動装置は、第１の移動体に固着又は第１の移動体と一体に構成された被駆動部材と；振動摩擦部の第１の摩擦面と第１の移動体との間と、振動摩擦部の第２の摩擦面と第２の移動体との間と、に摩擦力を発生させる摩擦力付加手段と；を更に備えることが好ましい。摩擦力付加手段は、被駆動部材に第１の端部が取り付けられ、第２の端部に第２の移動体が取り付けられた付勢部材から構成されてよい。この場合、この付勢部材は、振動摩擦部を第１の摩擦面及び第２の摩擦面で第１の移動体及び第２の移動体により挟みながら押えるための押付力を発生する。付勢部材は、たとえば、第１の端部が被駆動部材に係合され、第２の端部に第２の移動体が取り付けられたバネから構成されてよい。

　以上、本発明を、その実施の形態を参照して特に示し説明してきたが、本発明はこれら実施の形態に限定されない。当業者によって、請求の範囲に規定された本発明の精神と範囲を逸脱せずに、形式や詳細において種々の変形がなされると理解される。例えば、上述した実施の形態では、第１及び第２の移動体は円柱状をしているが、第１及び第２の移動体の形状はこれに限定されない。

　本出願は、２００８年５月１３日に出願した、日本国の特許出願第２００８－１２５５３０号に基き、優先権の利益を主張するものであり、その開示は、参考文献として全体としてここに組み入れられる。

Claims

　伸縮方向で互いに対向する第１及び第２の端面（１３ａ，１３ｂ）を持つ電気機械変換素子と、
　該電気機械変換素子の前記第２の端面（１３ｂ）に取り付けられた振動摩擦部（１４；１４Ａ）と、
　該振動摩擦部と摩擦結合される移動部材であって、前記電気機械変換素子（１３）の伸縮方向に移動可能な前記移動部材と、
を備える駆動装置（１０；１０Ａ；１０Ｂ）であって、
　前記振動摩擦部（１４；１４Ａ）は、前記伸縮方向と直交する方向で互いに対向する第１の摩擦面（１４１）及び第２の摩擦面（１４２）を持ち、
　前記移動部材は、前記振動摩擦部を前記第１の摩擦面（１４１）及び前記第２の摩擦面（１４２）でそれぞれ挟持する棒状の第１の移動体（１２１）及び第２の移動体（１２２）から構成され、
　前記振動摩擦部（１４；１４Ａ）は、前記第１の摩擦面および前記第２の摩擦面の少なくとも一方に、断面Ｖ字状の溝（１４１ａ，１４２ａ）を持つ駆動装置。
　前記第１の移動体（１２１）と前記振動摩擦部（１４；１４Ａ）の前記第１の摩擦面（１４１）との間の第１の摩擦係数と、前記第２の移動体（１２２）と前記振動摩擦部（１４；１４Ａ）の前記第２の摩擦面（１４２）との間の第２の摩擦係数と、が実質的に等しいことを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
　前記第１の移動体（１２１）と前記第２の移動体（１２２）とが同じ材料から構成されている、請求項２に記載の駆動装置。
　前記第１の移動体（１２１）の長さが前記第２の移動体（１２２）の長さより長い、請求項２又は３に記載の駆動装置。
　前記振動摩擦部（１４）は、前記断面Ｖ字状の溝として、前記第１の摩擦面（１４１）に形成された第１の断面Ｖ字状の溝（１４１ａ）と、前記第２の摩擦面（１４２）に形成された第２の断面Ｖ字状の溝（１４２ａ）と、を持つ請求項１乃至４のいずれか１つに記載の駆動装置。
　前記第１の断面Ｖ字状の溝（１４１ａ）及び前記第２の断面Ｖ字状の溝（１４２ａ）の各々の角度（θ_１，θ_２）は、３０度から１８０度未満の範囲にある、請求項５に記載の駆動装置。
　前記振動摩擦部（１４Ａ）は、前記第１の摩擦面（１４１）に形成された前記断面Ｖ字状の溝（１４１ａ）を持ち、
　前記振動摩擦部（１４Ａ）の前記第２の摩擦面（１４２）は平面構造をしている請求項１乃至４のいずれか１つに記載の駆動装置。
　前記断面Ｖ字状の溝（１４１ａ）の角度（θ_１）は３０度から１８０度未満の範囲にある、ことを特徴とする請求項７に記載の駆動装置。
　前記駆動装置（１０：１０Ａ：１０Ｂ）は、
　前記第１の移動体（１２１）に固着又は前記第１の移動体（１２１）と一体に構成された被駆動部材（１７）と、
　前記振動摩擦部（１４；１４Ａ）の前記第１の摩擦面（１４１）と前記第１の移動体（１２１）との間と、前記振動摩擦部（１４；１４Ａ）の前記第２の摩擦面（１４２）と前記第２の移動体（１２２）との間と、に摩擦力を発生させる摩擦力付加手段（１５）と、
を更に備える請求項１乃至８のいずれか１つに記載の駆動装置。
　前記摩擦力付加手段は、前記被駆動部材（１７）に第１の端部（１５ａ）が取り付けられ、第２の端部（１５ｂ）に前記第２の移動体（１２２）が取り付けられた付勢部材（１５）から構成され、該付勢部材（１５）は、前記振動摩擦部（１４；１４Ａ）を前記第１の摩擦面（１４１）及び前記第２の摩擦面（１４２）で前記第１の移動体（１２１）及び第２の移動体（１２２）により挟みながら押えるための押付力を発生する、請求項９に記載の駆動装置。
　前記付勢部材は、前記第１の端部（１５ａ）が前記被駆動部材（１７）に係合され、前記第２の端部（１５ｂ）に前記第２の移動体（１２２）が取り付けられたバネ（１５）から構成される請求項１０に記載の駆動装置。